Highly oriented conducting polythiophene films for thermoelectric applications
Films minces de polythiophènes orientés et conducteurs pour applications en thermoélectricité
Polymères conducteurs
Structure
Thermoélectricité
Microscopie électronique à transmission
Conducting polymers
Structure
Thermoelectricity
Transmission electron microscopy
547.7
537.65
537.622
Polymères
Propriétés électriques
Polythiophènes
Polymères conjugués
Semiconducteurs -- Dopage
Cette thèse concerne la fabrication de matériaux thermoélectriques (TE) à base de films minces orientés de polythiophènes (PBTTT). Le brossage à haute température produit des films minces de cristallinité et d’orientation contrôlées. Différentes méthodes de dopage avec des dopants tels F4TCNQ, F6TCNNQ et FeCl3 ont permis de fabriquer des films polymère conducteurs orientés aux propriétés TE anisotropes. Une combinaison de spectroscopie UV-vis-NIR polarisée et de MET donne accès à l’orientation et à la quantité de dopants intercalés dans les cristaux polymère. Le coefficient de diffusion du dopant est corrélé à la longueur des chaînes alkyls des polymères : les PBTTTs ayant des chaînes alkyls en C12 présentent les meilleurs propriétés TE en raison d’une diffusion rapide et efficace des dopants dans le polymère. Finalement, nous avons étudié l’effet du type de dopant (son électronégativité, sa taille) sur les propriétés TE des films. Le dopage de films orientés de C12-PBTTT avec FeCl3 permet d’atteindre des valeurs records de conductivité de 2.105 S/cm et des facteurs de puissance de l’ordre de 1 mW/mK2.
The aim of this thesis is to develop new polymeric thermoelectric (TE) materials based on oriented polythiophene (PBTTT) films. High-temperature rubbing produces oriented films of controlled orientation and crystallinity. Various doping methods with suitable dopants (F4TCNQ, F6TCNNQ and FeCl3) produced enhanced TE properties along the rubbing direction. A combination of polarized UV-Vis-NIR spectroscopy and TEM uncovered the amount and orientation of dopants intercalated in the crystals of PBTTT. The diffusion coefficient of dopants is correlated to the length of alkyl side chains : PBTTT with C12 side chains shows the best TE properties because of a fast and effective diffusion of dopants in the polymer films. Finally, we evaluated the impact of dopant (geometry, electronegativity) on the TE properties. Doping oriented PBTTT with FeCl3 helped reach record electrical conductivity of 2×105 S/cm and TE power factors of 1 mW/mK2.
Electronic Thesis or Dissertation
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9154366
Université de Strasbourg
Strasbourg
2021-12-31
https://theses.hal.science/tel-03163339
application/pdf
10545303
https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2020/Vijayakumar_Vishnu_2020_ED182.pdf
http://www.theses.fr/2020STRAE004/abes
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https://theses.hal.science/tel-03163339
https://theses.hal.science/tel-03163339
Vijayakumar
Vishnu
Vijayakumar
1991-12-11
FR
245422145
https://theses.fr/2020STRAE004
2020STRAE004
https://doi.org/10.70675/b7e8f66dz21ffz4cb7zaa34z9560f2cd9218
2020-02-07
Chimie physique
Strasbourg
131056549
Doctorat
Docteur es
non
oui
Brinkmann
Martin
MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1
099061228
Ludwigs
Sabine
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182842045
Stein
Nicolas
MADS_MEMBRE_DU_JURY_1
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Müller
Christian
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254034020
Carella
Alexandre
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École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....)
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Institut Charles Sadron (Strasbourg ; 1985-....)
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167
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ddc:530
Brinkmann
Martin
Ludwigs
Sabine
Stein
Nicolas
Müller
Christian
Carella
Alexandre
École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....)
Institut Charles Sadron (Strasbourg)
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